JP5127765B2 - Pneumatic caisson composite shaft - Google Patents
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Description
この発明はニューマチックケーソンの複合シャフトに関し、特にニューマチックケーソン工法において使用されるマテリアルシャフトとマンシャフトを一体化した複合シャフトに関する。 The present invention relates to a composite shaft of a pneumatic caisson, and more particularly to a composite shaft in which a material shaft and a man shaft used in a pneumatic caisson method are integrated.
従来、ニューマチックケーソン工法の施工に当たっては、地上の大気圧域と地下のニューマチックケーソン先端の高気圧作業室との間に略垂直に、掘削土砂と機資材の運搬用のマテリアルシャフトと作業員の出入用のマンシャフトとを設けるが、これらシャフトは、ニューマチックケーソンが大口径であれば別個に設け得るに対し、小口径となるに従がって利用可能な空間が制限されるため、一体化して複合シャフトとしたり、単独のシャフトを兼用する共用型としたりして用いられる。 Conventionally, in the construction of the pneumatic caisson method, the material shaft for transporting excavated sediment and machine materials and the operator's work are almost perpendicularly between the atmospheric pressure area above the ground and the high-pressure working room at the tip of the underground pneumatic caisson. There are man shafts for access, but these shafts can be provided separately if the pneumatic caisson has a large diameter. It can be used as a composite shaft or a common type that can also be used as a single shaft.
図7(a)に、従来使用される複合シャフトの一例を断面図で示すが、この複合シャフト20は鋼板を長楕円形に形成してなり、略中央を横断する隔壁板21で長楕円形の空間を二つに仕切ってその一方をマテリアルシャフト23、他方をマンシャフト24とし、隔壁板21の両端に接合する補強材22a、22bにより複合シャフト20の側壁部分を内部において補強する(特許文献1参照)。つまり、この複合シャフト20は、断面を長楕円形とした筒状鋼板の内部に断面をH型とした鋼材を挿入して補強した構成といえる。しかし、この構成は鋼板を長楕円形に形成する点と、内部に補強鋼材を要する点において経済性に欠ける。
FIG. 7A shows a cross-sectional view of an example of a conventionally used composite shaft. This
従来の複合シャフトの他例が図7(b)の複合シャフト30で、中央の隔壁板31の両端に接合する補強材をそれぞれ複合シャフト30の側壁板32a、32bとして形成することにより増強したH型構造体とし、それぞれ断面を半円形とした半筒状のマテリアルシャフト33とマンシャフト34の両端面をこのH型構造体の側壁板32a、32bの両側方の端面に結合して、全体を長楕円形とするよう構成している。
Another example of the conventional composite shaft is the
比較的小口径のニューマチックケーソンにおいて使用する上記特許文献1の長楕円形の複合シャフトを大深度において使用する場合、増大する地下水圧に対抗するためにニューマチックケーソン先端の高気圧作業室の気圧が更に増加されるため、特に作業室に隣接するボトムシャフトをなす複合シャフトには増大した外圧ないし内圧が作用するので、特にその長楕円形の側壁部分において強固な構造とすることが要求される。マテリアルシャフトとマンシャフトの双方に作用する外圧に関しては、コストは高いが長楕円筒体を一体鋼板構造として側壁部分を内部で補強する複合シャフト20が有利と見られるが、マテリアルシャフトに更に作用する内圧に対しては何ら対策がなされておらず、コスト上の面からも有利とは言えない。その点では増強したH型構造体を主体とする複合シャフト30は外圧にも内圧にも高い強度を示すと見られるが、マテリアルシャフト33とマンシャフト34が半円筒体と側壁版32a、32bの端面同士の接合によって形成される点において、増大した内外圧に対して不利と見られる。従ってこれら複合シャフト20ないし30を大深度位置で使用するには更なる強度増強が必要であって、更なる重量の増加と製造コストの上昇に繋がる。ここにおいて従来の共用型単独シャフトは円筒体の高い耐圧性を示唆するが、単に2本の円筒体を並置して結合するのみでは信頼性のある一体化結合は得られない。
When the ellipsoidal composite shaft of Patent Document 1 used in a pneumatic caisson having a relatively small diameter is used at a large depth, the atmospheric pressure in the high-pressure working chamber at the tip of the pneumatic caisson is increased in order to counter increasing groundwater pressure. Further, since the increased external pressure or internal pressure acts on the composite shaft that forms the bottom shaft adjacent to the working chamber, it is required to have a strong structure particularly on the oblong side wall portion. Regarding the external pressure acting on both the material shaft and the man shaft, although the cost is high, the
本発明は、従って、上記した従来技術における課題を解決し、比較的小口径のニューマチックケーソン内の大深度位置において使用されて、増大する内外圧に十分耐え得る強度の構造を有し、しかも重量の増加に至らず、製造コストの上昇を来たさないニューマチックケーソンの複合シャフトを提供することを目的とする。 The present invention, therefore, solves the above-mentioned problems in the prior art, has a structure that can be used at a large depth in a relatively small-diameter pneumatic caisson, and can sufficiently withstand increasing internal and external pressures. It is an object of the present invention to provide a pneumatic caisson composite shaft that does not increase in weight and does not increase in manufacturing cost.
上記の目的を達成するために、請求項1の本発明は、ニューマチックケーソン工法のケーソン躯体内において地上の大気圧域から地下の高気圧作業室にかけて延設され、掘削土砂と機資材の搬出入のためのマテリアルシャフトおよび作業員の昇降のためのマンシャフトの一体構造でなる、ニューマチックケーソンの複合シャフトにおいて、マテリアルシャフトとマンシャフトがそれぞれ断面を円形とする筒体でなり、マンシャフトはその円周の一部をマテリアルシャフトの円周に重ね合わせて、円形を維持するマテリアルシャフトと一体に結合されることを特徴とする。
請求項2の本発明は、請求項1の複合シャフトにおいて、マンシャフトが長さ方向に沿って円周の一部を除去した開口の両側端縁において、マテリアルシャフトの外周面に結合されることを特徴とする。
請求項3の本発明は、請求項2の複合シャフトにおいて、マテリアルシャフトの外周面に結合されたマンシャフトの開口の両側端縁の結合部分を、隣接する両シャフトの外周面に沿って補強する補強材を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention according to claim 1 extends from the atmospheric pressure area above the ground to the high-pressure working room underground in the caisson housing of the pneumatic caisson method, and carries in and out excavated earth and sand. In a pneumatic caisson composite shaft consisting of a material shaft for maneuvering and a manshaft for raising and lowering workers, the material shaft and the manshaft are cylinders each having a circular cross section. A part of the circumference is overlapped with the circumference of the material shaft, and is combined with the material shaft that maintains a circular shape.
According to a second aspect of the present invention, in the composite shaft according to the first aspect, the man shaft is coupled to the outer peripheral surface of the material shaft at both side edges of the opening from which a part of the circumference is removed along the length direction. It is characterized by.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the composite shaft according to the second aspect, wherein the joint portions of both side edges of the opening of the man shaft coupled to the outer peripheral surface of the material shaft are reinforced along the outer peripheral surfaces of both adjacent shafts. A reinforcing material is provided.
本発明によれば、ニューマチックケーソンの複合シャフトを構成するマテリアルシャフトとマンシャフトはそれぞれ円筒体でなり、マンシャフトは円筒体の強度を減じない範囲で円周の一部をマテリアルシャフトの円周に重ね合わせて、円形を維持するマテリアルシャフトと一体に結合されるので、ケーソン躯体の大深度位置において増大する内圧と外圧の双方の作用を受けるマテリアルシャフトは円形を維持して最もコンパクトな形で最大の強度を保ち、増大する外圧のみを受けるマンシャフトもほぼ完全な円筒体の強度を保持し得るとともに、長楕円型の場合より鋼材の板厚を薄くできる点において複合シャフトの軽量化とともに製造コストの軽減が図れる。 According to the present invention, the material shaft and the man shaft constituting the composite shaft of the pneumatic caisson are each made of a cylindrical body, and the man shaft is part of the circumference of the material shaft within a range that does not reduce the strength of the cylindrical body. The material shaft that is subjected to both internal pressure and external pressure that increase at a deep depth position of the caisson housing maintains the circular shape in the most compact form. Man shafts that maintain maximum strength and receive only increasing external pressure can maintain the strength of almost perfect cylinders, and are manufactured with the weight reduction of composite shafts in that the steel plate can be made thinner than in the case of oblong type Cost can be reduced.
以下に本発明による実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1に、本発明によるニューマチックケーソンの複合シャフトを形成し、ケーソン躯体の深さ方向に沿って順次配列される複数のパートに共通する断面構造を示し、図2に、ケーソン躯体内での複合シャフトの各パートの使用時における設置状態を示す。 FIG. 1 shows a cross-sectional structure common to a plurality of parts forming a composite shaft of a pneumatic caisson according to the present invention and sequentially arranged along the depth direction of the caisson housing, and FIG. The installation state at the time of use of each part of a composite shaft is shown.
図1において、本発明によるニューマチックケーソンの複合シャフト1は断面を円形とする円筒体でなるマテリアルシャフト14と、同じく断面を円形とするが円周の一部をマテリアルシャフト14の円周と重ね合わせた形状でマテリアルシャフト14と一体化した円筒体でなるマンシャフト15とで構成される。円周上の重ね合わせは、この場合、深度増加と共に増大する気圧を内外面に受けるマテリアルシャフト14が完全な円形を維持してその強度が保たれるようにすると共に、増大した圧力を外面のみに受けるマンシャフト15については円周の一部を切り欠くが円形の強度は実質的に保たれる程度の切り欠きとする。実際には、マンシャフト15をなす円筒体の長さ方向に沿って円周の一部を切除して軸方向の開口とし、その開口の両側縁をマテリアルシャフト14の外周面に接合し、例えば溶接によって一体に結合して複合シャフト1とする。必要に応じてこれら2箇所の接合部分に対して外側から、それぞれ断面を楔形とした一対の補強材16を、両シャフトの隣接する外周面に当接させ、溶接あるいは接合により固定して結合を補強する。
In FIG. 1, a composite shaft 1 of a pneumatic caisson according to the present invention has a
図ではマテリアルシャフト14の直径をマンシャフト15の直径より小さくした構成が示されるが、本発明はこの構成に限定されない。つまり、図は必要に応じてマンシャフト15の径を大きくすることが可能であることを示すものであり、マテリアルシャフトとマンシャフトは互いに径を等しくすることも、あるいは、図1と逆にマテリアルシャフトの径を大きくすることもできる。
Although the figure shows a configuration in which the diameter of the
図2において、ニューマチックケーソンAをなす筒状または箱状のケーソン躯体Bは、下方先端縁の刃口Eとその内底面をなす作業室スラブCとで区画されて高気圧に保たれた作業室Dを地下最先端とし、上方後端開口を地表外に位置させて、作業室Dにおける掘削の進行とともに沈下される。作業室スラブCの上方に上スラブFを形成して両スラブ間に気圧の加減制御可能とした、作業員待機用のマンロックGを設ける。つまり、作業員は後述するマンシャフト15の下端部分から一旦マンロックGに出て、作業室スラブCを貫通する図示しない開口部を介して作業室Dに出入する。作業室スラブCは更に、掘削土砂運搬用の土砂バケット13や掘削機等関連の機資材を通過させる気密型の開口部Hを備え、開口部Hの周面には鋼製のアンカーリング8が嵌め込まれ、マンロックG内に位置するアンカーリング8の上端に、気密構成のためのワン型ハッチ9が取付けられる。
In FIG. 2, a cylindrical or box-shaped caisson housing B forming a pneumatic caisson A is partitioned by a cutting edge E at a lower end edge and a working chamber slab C forming an inner bottom surface thereof, and is maintained at a high pressure. With D as the most advanced underground, the upper rear end opening is located outside the surface of the earth, and sinks with the progress of excavation in the working room D. An upper slab F is formed above the work chamber slab C, and a manlock G for waiting for an operator is provided between the two slabs so that the pressure can be controlled. That is, the worker once enters the manlock G from the lower end portion of the
ワン型ハッチ9の上方のマンロックG内には、マテリアルシャフト14とマンシャフト15を一体化してなる複合シャフト1の最下位部分をなす複合ボトムシャフト2が設置され、そのマテリアルシャフト14の下端がワン型ハッチ9内に挿入され、マテリアルシャフト14の下端開口はワン型ハッチ9のハッチにより開閉される。複合ボトムシャフト2のマンシャフト15は、作業員の出入のための圧気扉11を備え、マンシャフト15内を大気圧に保つ。従ってこのマンロックG内においてマテリアルシャフト14は内面と外面の双方で高気圧の作用を受け、マンシャフト15は外面において高気圧の作用を受けることとなり、図1に示す本発明の複合シャフト1の構成がその効果を発揮する。
In the manlock G above the one-
マンロックGの上部を仕切る上スラブFのシャフト挿通開口Iには、複合シャフト1と同じ形状の鋼製のアンカーリング10が嵌め込まれる。アンカーリング10の上端には、図5に示すようにマテリアルシャフト側フランジ14bとマンシャフト側フランジ15bとを含むアンカーリング用フランジ10aが溶接等で取付けられる。複合シャフト1の一部をなす複合アンカーシャフト3がアンカーリング10内に挿通され、アンカーリング用フランジ10aの上側の位置で複合アンカーシャフト3の胴部に溶接等で取付けた図4に示す複合アンカーシャフト用フランジ3aをアンカーリング用フランジ10aにボルト等で固着され、その上部を複合アンカーシャフト用フランジの補強材3bで補強する。複合アンカーシャフト3は上下端に図3が示す複合シャフト用フランジ1aを備え、下端のフランジ1aにおいてマンロックG内の複合ボトムシャフト2の上端とボルト等により結合される。
A
上スラブFの上方には、上端を地表上で開口するケーソン躯体B内の空間において、それぞれ複合シャフト1の一部をなす複合中間シャフト4a〜4nがケーソン躯体Bの沈下進行とともに逐次設置される。複合中間シャフト4a〜4nはそれぞれ上下端に図3が示す複合シャフト用フランジ1aを有し、これらフランジ1aにおいて上下のシャフト同士でボルト結合され、その上端の地表上において、複合シャフト1の最上部をなす複合トップシャフト5が設置される。この複合トップシャフト5において、マテリアルシャフト14は、異径シャフト6を介し、上下に2個のハッチを備えるマテリアルロック7を載置するとともに、マンシャフト15は作業員出入用の扉12を備える。
Above the upper slab F, composite
上記の構成において、それぞれ複合シャフト1の一部をなす複合ボトムシャフト2、複合アンカーシャフト3、複合中間シャフト4a〜4nならびに複合トップシャフト5はいずれも図1について前述した断面円形のマテリアルシャフト14とマンシャフト15の一体化結合構成を有することは言うまでもない。
In the above configuration, each of the
複合シャフト1において、マンシャフト15の側は内部が大気圧に保たれ、図示しないが、複合トップシャフト5と複合ボトムシャフト2の間を繋ぐ梯子、螺旋階段、エレベーター等の作業員昇降用設備を備える。複合ボトムシャフト2からマンロックGに出た作業員は、作業室スラブCを貫通する図示しない開口に嵌め込みした鋼製のアンカーリングの上部の作業員昇降用ワン型ハッチを介して、作業室Dに出入する。
In the composite shaft 1, the interior of the
A ニューマチックケーソン
B ケーソン躯体
C 作業室スラブ
D 作業室
E 刃口
F 上スラブ
G マンロック
H 開口部
I シャフト挿通開口
1 複合シャフト
1a 複合シャフト用フランジ
2 複合ボトムシャフト
3 複合アンカーシャフト
3a 複合アンカーシャフト用フランジ
3b 複合アンカーシャフト用フランジの補強材
4a〜4n 複合中間シャフト
5 複合トップシャフト
6 異径シャフト
7 マテリアルロック
8 アンカーリング
9 ワン型ハッチ
10 アンカーリング
10a アンカーリング用フランジ
11 作業員出入口圧気扉
12 作業員出入口扉
13 土砂バケット
14 マテリアルシャフト
14a マテリアルシャフト用フランジ
14b アンカーリング用マテリアルシャフト側フランジ
15 マンシャフト
15a マンシャフト側フランジ
15b アンカーリング用マンシャフト側フランジ
16 補強材
A Pneumatic caisson B Caisson housing C Working room slab D Working room E Blade edge F Upper slab G Manlock H Opening I Shaft insertion opening 1
Claims (3)
マテリアルシャフトとマンシャフトはそれぞれ断面を円形とする筒体でなり、マンシャフトはその円周の一部をマテリアルシャフトの円周に重ね合わせて、円形を維持するマテリアルシャフトと一体に結合されることを特徴とする、ニューマチックケーソンの複合シャフト。 The pneumatic caisson construction caisson enclosure extends from the atmospheric pressure range above the ground to the high-pressure working room, and is integrated with the material shaft for loading and unloading excavated sediment and machinery and the man shaft for lifting and lowering workers. In the composite shaft of pneumatic caisson consisting of structure,
The material shaft and the man shaft are each a cylinder with a circular cross section, and the man shaft is combined with the material shaft that maintains a circular shape by superimposing a part of the circumference on the circumference of the material shaft. Pneumatic caisson composite shaft characterized by
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